(57)【要約】  本発明の実施形態に係るプラズマエッチング装置は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、マイクロ波発生部から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記放電管と、前記処理容器と、を連通させる輸送管と、前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする。
2011016525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、
内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、
マイクロ波発生部から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記放電管と、前記処理容器と、を連通させる輸送管と、
前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、
前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、
前記プラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、
前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項３】
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、
内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、
マイクロ波発生部から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記放電管と、前記処理容器と、を連通させる輸送管と、
前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、
前記検出窓を介して前記載置部に載置された被処理物の表面に光を照射する光源と、
前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項４】
内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、
前記プラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、
前記検出窓を介して前記載置部に載置された被処理物の表面に光を照射する光源と、
前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、前記領域における前記干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、前記領域における前記干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする請求項２記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、前記領域における前記干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする請求項３記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、前記領域における前記干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする請求項４記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するエッチング処理を行うプラズマエッチング方法であって、
受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部を用いて前記被処理物からの干渉光を検出する工程と、
前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、
を備えたことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１０】
前記エッチングの終点を検出する工程において、前記干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、前記領域における前記干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とする請求項９記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用したエッチング処理は、半導体装置や液晶ディスプレイなどの電子デバイスの製造、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野におけるマイクロマシーンの製造、フォトマスクや精密光学部品などの製造など、幅広い技術分野において活用されている。プラズマを利用したエッチング処理は、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。【０００３】
このようなプラズマを利用したエッチング処理においては、アンダーエッチングやオーバーエッチングを抑制するためにエッチングの終点検出を行うようにしている。  
エッチングの終点検出としては、プラズマ発光を分析することでエッチングの終点を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
この様な技術においては、プラズマ発光のうち特定の波長の光を検出器で検出し、下地が露出した際に特定の波長の光の強度が変動することを利用してエッチングの終点を検出するようにしている。
しかしながら、プラズマの発光強度は、プロセス条件（例えば、処理圧力や印加電力など）が変動すると変化してしまうおそれがある。また、エッチングにより下地が露出しないと発光強度が変化しないため、下地が余分にエッチングされたり、ダメージを受けるおそれもある。【０００４】
そのため、エッチングされる膜の表面で反射された光と、エッチングされる膜と下地との界面で反射された光と、による干渉光の強度を検出することでエッチングの終点を検出する技術が提案されている（特許文献２を参照）。  
特許文献２に開示がされた技術においては、エッチングにより膜厚が減少するのに伴って干渉光の強度が周期的に変化することを利用してエッチングの終点を検出するようにしている。  
そのため、下地が露出する時点を予め知ることができるので、下地が余分にエッチングされたり、ダメージを受けることを抑制することができる。また、下地が露出する時点を予め知ることができるので、その後にプロセス条件が変動して干渉光の強度が変化してもその影響を抑制することができる。【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示がされた技術においては、エッチングされる膜の表面に設けられたレジストマスク（エッチングマスク）の影響が考慮されていなかった。そのため、レジストマスクのレジスト部分の割合が多くなると（開口率が小さくなると）検出領域全体から見た場合の干渉光の強度が低下して検出精度が悪化してしまうおそれがある。特に、近年の微細化に伴い開口率がより小さくなると検出精度がさらに悪化するおそれがある。この場合、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）のみを検出するようにすれば検出対象が特定されるので、レジストマスクのレジスト部分の影響を低減させることができる。しかしながら、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）のみを検出するようにすれば微小な部分を検出することになるので、検出位置の位置合わせが困難になるという新たな問題が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３６０９０号公報
【特許文献２】特開平１０−６４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、エッチングの終点の検出精度を向上させることができるプラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、マイクロ波発生部から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記放電管と、前記処理容器と、を連通させる輸送管と、前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、前記プラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、内部にプラズマを発生させる領域を有し、前記処理容器から離隔された位置に設けられた放電管と、マイクロ波発生部から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記放電管と、前記処理容器と、を連通させる輸送管と、前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、前記検出窓を介して前記載置部に載置された被処理物の表面に光を照射する光源と、前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、前記プラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の壁面に設けられた光を透過させる検出窓と、前記検出窓を介して前記載置部に載置された被処理物の表面に光を照射する光源と、前記載置部に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部と、前記干渉光検出部からの出力に基づいてエッチングの終点を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出すること、を特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。【００１２】
また、本発明の他の一態様によれば、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するエッチング処理を行うプラズマエッチング方法であって、受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部を用いて前記被処理物からの干渉光を検出する工程と、前記干渉光検出部の検出領域における前記受光素子からの出力よりエッチング部分に相当する部分の前記受光素子の出力を抽出し、前記エッチング部分に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えたことを特徴とするプラズマエッチング方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エッチングの終点の検出精度を向上させることができるプラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。
【図２】（ａ）は干渉光検出部の検出領域における検出の様子を例示するための模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。    
図１に例示をするプラズマエッチング装置１は、一般に「ＣＤＥ（Chemical Dry Etching；ケミカルドライエッチング）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマエッチング装置である。すなわち、マイクロ波により励起、発生させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマエッチング装置の一例である。
【００１６】
図１に示すように、プラズマエッチング装置１は、プラズマ発生部２、減圧部３、ガス供給部４、マイクロ波発生部５、処理容器６、干渉光検出部７、制御部８などを備えている。  
プラズマ発生部２は、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波（電磁エネルギー）を供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生部２には、放電管９、導入導波管１０が設けられている。
放電管９は、内部にプラズマを発生させる領域を有し、処理容器６から離隔された位置に設けられている。また、放電管９は管状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。例えば、放電管９をアルミナや石英などの誘電体からなるものとすることができる。
【００１７】
放電管９の外周面を覆うようにして管状の遮蔽部１８が設けられている。遮蔽部１８の内周面と放電管９の外周面との間には所定の隙間が設けられ、遮蔽部１８と放電管９とが略同軸となるようにして配設されている。なお、この隙間は、マイクロ波Ｍが漏洩しない程度の寸法とされている。そのため、遮蔽部１８によりマイクロ波Ｍが漏洩することを抑制することができる。
【００１８】
また、遮蔽部１８には、放電管９と略直交するように導入導波管１０が接続されている。導入導波管１０の終端には終端整合器１１ａが設けられている。また、導入導波管１０の入口側（マイクロ波Ｍの導入側）にはスタブチューナ１１ｂが設けられている。導入導波管１０は、後述するマイクロ波発生部５から放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波Ｍを導入する。
【００１９】
導入導波管１０と遮蔽部１８との接続部分には、環状のスロット１２が設けられている。スロット１２は、導入導波管１０の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを放電管９に向けて放射するためのものである。後述するように、放電管９の内部にはプラズマＰが発生するが、スロット１２に対向する部分がプラズマＰを発生させる領域の略中心となる。
【００２０】
導入導波管１０の一端には、マイクロ波発生部５が設けられている。このマイクロ波発生部５は、所定周波数（例えば２．７５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管１０に向けて放射することができるようになっている。
【００２１】
放電管９の一端には流量制御部（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３を介してガス供給部４が接続されている。そして、流量制御部１３を介して、ガス供給部４から放電管９内のプラズマを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。また、制御部８により流量制御部１３を制御することで、プロセスガスＧの供給量が調整できるようになっている。
【００２２】
放電管９の他端には輸送管１４の一端が接続され、輸送管１４の他端は処理容器６に接続されている。すなわち、輸送管１４は、放電管９と処理容器６とを連通させている。輸送管１４は、中性活性種による腐蝕に耐え得る材料、例えば、石英、ステンレス鋼、セラミックス、フッ素樹脂などからなる。
【００２３】
処理容器６は、有底の略円筒形状を呈し、その上端が天板６ａで塞がれている。処理容器６の内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置部１５が設けられ、その上面（載置面）に被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）を載置、保持することができるようになっている。
【００２４】
処理容器６の底面には、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧部３が接続されている。減圧部３は、処理容器６の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部１６は、処理容器６の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器６の内圧が所定の圧力となるように制御する。すなわち、処理容器６は、半導体ウェーハやガラス基板などの被処理物Ｗを収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
【００２５】
輸送管１４との接続部分よりは下方であって載置部１５の上方には、載置部１５の上面（載置面）と対向させるようにして整流板１７が設けられている。整流板１７は、輸送管１４から導入される中性活性種を含んだガスの流れを整流し、被処理物Ｗの処理面上における中性活性種の量が略均一となるようにするためのものである。整流板１７は、多数の孔部１７ａが設けられた略円形の板状体であり、処理容器６の内壁に固定されている。そして、整流板１７と載置部１５の上面（載置面）との間の領域が、被処理物に対する処理が行われる処理空間２０となる。また、処理容器６の内壁面、整流板１７の表面は、中性活性種と反応しにくい材料（例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料など）で覆われている。
【００２６】
処理容器６の壁面には検出窓１９が設けられている。また、検出窓１９は透明材料からなり光が透過できるようになっている。検出窓１９は、載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置に設けられている。例えば、図１に例示をしたように載置部１５の上面（載置面）に対向する天板６ａに検出窓１９を設けるようにすることができる。ただし、検出窓１９を設ける位置は天板６ａに限定されるわけではなく、載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置、例えば、処理容器６の側壁、天板６ａなどに適宜設けるようにすることができる。
【００２７】
検出窓１９を介して載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置には、干渉光検出部７が設けられている。  
干渉光検出部７は、エッチングされる膜の表面で反射された光と、エッチングされる膜と下地との界面で反射された光と、による干渉光の強度を検出する。  
ここで、干渉光の強度は、エッチングにより膜厚が減少するのに伴って周期的に変化し、下地が露出すると略一定となる。そして、干渉光の強度が変化する際の周期は、光の波長、エッチングされる膜の屈折率や膜厚と相関関係があるので、干渉光の強度が変化する際の周期を検出することができれば膜厚を演算することができる。そのため、エッチングが終了する時点、すなわち、エッチングの終点を検出することができる。
【００２８】
また、干渉光検出部７の受光面には複数の受光素子が設けられている。受光素子は受光した干渉光の強度に応じた電気信号を出力する。すなわち、干渉光検出部７は、載置部１５に載置された被処理物の表面から発せられる干渉光を受光する受光面に複数の受光素子を有する。受光素子の配設形態は特に限定されるわけではなく、例えば、一列に並べるようにしてもよいし、格子状などのように平面状に敷き詰めるようにしてもよい。ただし、受光素子を平面状に敷き詰めるようにすれば、検出領域を平面状とすることができるので、検出位置の位置合わせが容易となる。  
干渉光検出部７としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどを例示することができる。
【００２９】
ここで、エッチングされる膜の表面にはレジストマスク（エッチングマスク）が設けられている。そのため、レジストマスクのレジスト部分の割合が多くなると（開口率が小さくなると）検出領域全体で見た場合の干渉光の強度が低下して検出精度が悪化してしまうおそれがある。特に、近年の微細化に伴い開口率がより小さくなると検出精度がさらに悪化するおそれがある。この場合、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）のみを検出するようにすれば検出対象が特定されるので、レジストマスクのレジスト部分の影響を低減させることができる。しかしながら、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）のみを検出するようにすれば微小な部分を検出することになるので、検出位置の位置合わせが困難になるという新たな問題が発生するおそれがある。
【００３０】
そのため、本実施の形態においては、干渉光検出部７の受光面に複数の受光素子を設け、検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出することができるようになっている。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出するようにしている。なお、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出やエッチングの終点の検出に関する詳細は後述する。
【００３１】
検出窓１９を介して載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面に光を照射できる位置には光源２１が設けられている。  
輸送管１４を介して処理容器６内に漏れ出るプラズマＰからの光や処理容器６内で生じる発光を利用して干渉光を発生させることができる。そのため、光源２１は必ずしも設ける必要はない。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することや、処理容器６内に漏れ出る光、処理容器６内で生じる発光の強度が低いことを考慮すると光源２１を設けるようにすることが好ましい。光源２１としては特に限定されるわけではなく、例えば、メタルハライドランプやハロゲンランプなどを備えたものやレーザ光を出射可能なものなどを例示することができる。  
なお、レーザ光を用いる場合には、走査されたレーザ光が被処理物Ｗの表面に照射されるようにすることが好ましい。
【００３２】
制御部８は、減圧部３、ガス供給部４、マイクロ波発生部５、圧力制御部１６、流量制御部１３、光源２１などの制御を行う。    
また、制御部８は、干渉光検出部７に設けられた受光素子からの電気信号に基づいて検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出する。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。この場合、制御部８は、所定の広さを有する検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。さらに詳細に説明すると、制御部８は、干渉光検出部７の検出領域７ａにおける受光素子からの出力よりエッチング部分（レジストマスクの開口部分）に相当する部分の受光素子の出力を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）に相当する部分の受光素子の出力から求められた干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。
この様に、検出領域７ａからのエッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出は、検出領域７ａにおける受光素子の出力と、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）に相当する部分の受光素子の出力とに基づいて行われる。ただし、本明細書においては、煩雑化を避けるため単に「エッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出」などと表現することにする。
【００３３】
図２は、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出について例示をするための模式図である。なお、図２（ａ）は干渉光検出部７の検出領域７ａにおける検出の様子を例示するための模式図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。    
この場合、干渉光検出部７の受光面には複数の画素（受光素子）が格子状に敷き詰められており、干渉光の強度に応じた電気信号が検出領域７ａの各画素（各受光素子）ごとに出力されるようになっている。
【００３４】
干渉光検出部７からの電気信号は制御部８に送られ、各画素（各受光素子）ごとに干渉光の強度が検出される。  
ここで、各画素（各受光素子）ごとの干渉光の強度変化量をモニタし、強度変化が生じている部分をエッチング部分（レジストマスクの開口部分）として抽出することができる。例えば、図２（ａ）における「網掛け部分」をエッチング部分（レジストマスクの開口部分）として抽出することができる。
【００３５】
そして、抽出されたエッチング部分（レジストマスクの開口部分）のうち、干渉光の強度の変動量が最も大きい部分を検出対象とする。  
例えば、図２（ｂ）における画素Ｂが周囲の画素より干渉光の強度の変動量が大きくなるので、画素Ｂを検出対象とする。
【００３６】
干渉光の強度の変動量が最も大きい画素の自動判別方法としては、干渉光の強度の時間微分量を監視し、この値が最も大きいものを干渉光の強度の変動量が最も大きい画素とする方法がある。  
また、１つの画素を検出対象として抽出するのではなく、干渉光の強度の変動量が大きい領域（例えば、図２（ｂ）における画素Ｂとその周囲の画素からなる領域）を検出対象とすることもできる。この場合、例えば、干渉光の強度の変動量が大きい上位数個の画素を併せて監視し、これらの平均値を求めるようにすることができる。
【００３７】
以上例示をしたように、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出するようにすれば検出対象が特定されるので、レジストマスクのレジスト部分の影響を低減させることができる。また、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）が微小であっても検出対象の特定（検出の位置合わせ）を容易とすることができる。そのため、エッチングの終点の検出精度を向上させることができる。  
また、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすれば、ノイズなどの影響をさらに低減させることができる。
【００３８】
次に、プラズマエッチング装置１の作用とともに本実施の形態に係るプラズマエッチング方法について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が、処理容器６内に搬入され、載置部１５上に載置、保持される。  
次に、処理容器６内が減圧部３により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御部１６により処理容器６内の圧力が調整される。また、処理容器６と連通する放電管９の内部も減圧される。
【００３９】
次に、プラズマ発生部２により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。すなわち、まず、ガス供給部４から流量制御部１３を介して所定流量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が放電管９内に供給される。一方、マイクロ波発生部５から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管１０内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは導入導波管１０内を導波され、スロット１２を介して放電管９に向けて放射される。
【００４０】
放電管９に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、放電管９の表面を伝搬して、放電管９内に放射される。このようにして放電管９内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、放電管９を介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは放電管９の内壁面から放電管９内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット１２の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定的にプラズマＰが励起、発生するようになる。このプラズマ励起面で励起、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
【００４１】
生成されたプラズマ生成物を含むガスは、輸送管１４を介して処理容器６内に搬送される。この際、寿命の短いイオンなどは処理容器６にまで到達できず、寿命の長い中性活性種のみが処理容器６に到達することになる。処理容器６内に導入された中性活性種を含むガスは、整流板１７で整流されて被処理物Ｗの表面に到達し、エッチング処理が行われる。本実施の形態においては、主に中性活性種による等方性処理（等方性エッチング処理）が行われることになる。
【００４２】
また、エッチング処理の終点が検出される。  
まず、前述したように、エッチングされる膜の表面で反射された光と、エッチングされる膜と下地との界面で反射された光と、による干渉光の強度が干渉光検出部７により検出される。この場合、干渉光検出部７からの電気信号は制御部８に送られ、各画素（各受光素子）ごとに干渉光の強度が検出される。そして、干渉光の強度の違いからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出する。
【００４３】
次に、干渉光の強度の変動量が最も大きい部分を検出対象とし、この部分の干渉光の強度変化の周期を検出し、周期と、光の波長、エッチングされる膜の屈折率や膜厚と、の相関関係から膜厚を演算することでエッチングが終了する時点、すなわち、エッチングの終点を検出する。      
なお、エッチング処理の終点検出の際に、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることができる。この場合、輸送管１４を介して処理容器６内に漏れ出るプラズマＰからの光や処理容器６内で生じる発光を利用して干渉光を発生させることもできる。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することや、処理容器６内に漏れ出る光、処理容器６内で生じる発光の強度が低いことを考慮すると、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることが好ましい。
【００４４】
制御部８により、エッチング処理が終了したと判定された場合には、プラズマ発生部２によるプラズマ生成物の生成が停止される。    
エッチング処理が終了した被処理物Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器６外に搬出される。この後、必要があれば、前述したエッチング処理が繰り返される。
【００４５】
以上に例示をしたように、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給されたプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、生成されたプラズマ生成物を用いて被処理物Ｗに対するエッチング処理を行うプラズマエッチング方法であって、受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部７を用いて被処理物Ｗからの干渉光を検出する工程と、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えている。  
また、エッチングの終点を検出する工程において、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすることもできる。
【００４６】
本実施の形態によれば、複数の受光素子を有する干渉光検出部７を設け、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出するようにしているので、検出対象（エッチング部分）を特定することができる。そのため、レジストマスクのレジスト部分（非エッチング部分）の影響を抑制することができる。また、ノイズなどの影響を低減させることができる。また、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）が微小であっても検出対象の特定（検出の位置合わせ）を容易とすることができる。そのため、エッチングの終点の検出精度を向上させることができる。  
また、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすれば、ノイズなどの影響をさらに低減させることができる。  
また、生産性、歩留まり、品質などの向上を図ることができる。
【００４７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。  
図３に例示をするプラズマエッチング装置３０は、一般に「ＳＷＰ（Surface Wave Plasma：表面波プラズマ）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマエッチング装置である。すなわち、マイクロ波により励起、発生させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマエッチング装置の一例である。
【００４８】
図３に示すように、プラズマエッチング装置３０は、プラズマ発生部３１、減圧部３、ガス供給部４、マイクロ波発生部５、処理容器３２、干渉光検出部７、制御部３３などを備えている。  
プラズマ発生部３１は、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波（電磁エネルギー）を供給することでプラズマＰを発生させる。    
プラズマ発生部３１には、透過窓３４、導入導波管３５が設けられている。透過窓３４は平板状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。例えば、透過窓３４をアルミナや石英などの誘電体からなるものとすることができる。透過窓３４は、処理容器３２の上端に気密となるようにして設けられている。
【００４９】
処理容器３２の外側であって、透過窓３４の上面には導入導波管３５が設けられている。なお、図示は省略したが終端整合器やスタブチューナを適宜設けるようにすることもできる。導入導波管３５は、マイクロ波発生部５から放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波Ｍを導入する。  
導入導波管３５と透過窓３４との接続部分には、スロット３６が設けられている。スロット３６は、導入導波管３５の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて放射するためのものである。
【００５０】
導入導波管３５の一端には、マイクロ波発生部５が設けられている。このマイクロ波発生部５は、所定周波数（例えば２．７５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管３５に向けて放射することができるようになっている。  
処理容器３２の側壁上部には、流量制御部（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３を介してガス供給部４が接続されている。そして、ガス供給部４から流量制御部１３を介して処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。また、制御部３３により流量制御部１３を制御することで、プロセスガスＧの供給量が調整できるようになっている。
【００５１】
処理容器３２は、有底の略円筒形状を呈し、その内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置部１５が設けられている。そして、載置部１５の上面（載置面）に被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）を載置、保持することができるようになっている。  
処理容器３２の底面には、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧部３が接続されている。減圧部３は、処理容器３２の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部１６は、処理容器３２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるように制御する。すなわち、処理容器３２は、内部にプラズマＰを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
【００５２】
ガス供給部４との接続部分よりは下方であって載置部１５の上方には、載置部１５の上面（載置面）と対向させるようにして整流板１７が設けられている。整流板１７は、プラズマＰを発生させる領域において生成されたプラズマ生成物を含んだガスの流れを整流し、被処理物Ｗの処理面上におけるプラズマ生成物の量が略均一となるようにするためのものである。
【００５３】
また、整流板１７は、多数の孔部１７ａが設けられた略円形の板状体であり、処理容器３２の内壁に固定されている。そして、整流板１７と載置部１５の上面（載置面）との間の領域が、被処理物に対する処理が行われる処理空間２０となる。また、処理容器３２の内壁面、整流板１７の表面は、中性活性種と反応しにくい材料（例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料など）で覆われている。
【００５４】
処理容器３２の壁面には検出窓１９、１９ａが設けられている。また、検出窓１９、１９ａは透明材料からなり光が透過できるようになっている。検出窓１９、１９ａは、載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置に設けられている。例えば、図３に例示をしたように処理容器３２の側壁に検出窓１９、１９ａを設けるようにすることができる。ただし、検出窓１９、１９ａを設ける位置は処理容器３２の側壁に限定されるわけではなく、載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置、例えば、処理容器３２の天井などに適宜設けるようにすることができる。  検出窓１９を介して載置部１５の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置には、前述した干渉光検出部７が設けられている。  
また、光源２１から出射し、被処理物Ｗの表面で反射した光が干渉光検出部７に入射可能な位置に検出窓１９ａ、光源２１が設けられている。
【００５５】
本実施の形態においても、干渉光検出部７の受光面には複数の受光素子が設けられ、検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出することができるようになっている。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出するようにしている。
【００５６】
プラズマＰを発生させる領域において発生させたプラズマＰからの光を利用して干渉光を発生させることができる。そのため、光源２１は必ずしも設ける必要はない。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することを考慮すると光源２１を設けるようにすることが好ましい。光源２１としては特に限定されるわけではなく、例えば、メタルハライドランプやハロゲンランプなどを備えたものやレーザ光を出射可能なものなどを例示することができる。  
なお、レーザ光を用いる場合には、走査されたレーザ光が被処理物Ｗの表面に照射されるようにすることが好ましい。
【００５７】
制御部３３は、減圧部３、ガス供給部４、マイクロ波発生部５、圧力制御部１６、流量制御部１３、光源２１などの制御を行う。    
また、制御部３３は、干渉光検出部７に設けられた受光素子からの電気信号に基づいて検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出する。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。すなわち、制御部３３は、所定の広さを有する検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。なお、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出やエッチングの終点の検出に関する詳細は前述したものと同様のため省略する。
【００５８】
次に、プラズマエッチング装置３０の作用とともに本実施の形態に係るプラズマエッチング方法について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が、処理容器３２内に搬入され、載置部１５上に載置、保持される。  次に、処理容器３２内が減圧部３により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御部１６により処理容器３２内の圧力が調整される。
【００５９】
次に、プラズマ発生部３１により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。すなわち、まず、ガス供給部４から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が、流量制御部１３を介して処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、マイクロ波発生部５から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管３５内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは、導入導波管３５内を導波され、スロット３６を介して透過窓３４に向けて放射される。
【００６０】
透過窓３４に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、透過窓３４の表面を伝搬して、処理容器３２内に放射される。このようにして処理容器３２内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、透過窓３４を介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは透過窓３４の下面から処理容器３２内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット３６の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定的にプラズマＰが励起、発生するようになる。このプラズマ励起面で励起、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
【００６１】
生成されたプラズマ生成物を含むガスは、整流板１７で整流されて被処理物Ｗの表面に到達し、エッチング処理が行われる。本実施の形態においては、プラズマ生成物を含むガスが整流板１７を通過する際に、イオンや電子が除去される。そのため、主に中性活性種による等方性処理（等方性エッチング処理）が行われることになる。なお、バイアス電圧を付加してイオンが整流板１７を通過できるようにすることで、異方性処理（異方性エッチング処理）を行うようにすることもできる。
【００６２】
また、エッチング処理の終点が検出される。  
まず、前述したように、エッチングされる膜の表面で反射された光と、エッチングされる膜と下地との界面で反射された光と、による干渉光の強度が干渉光検出部７により検出される。この場合、干渉光検出部７からの電気信号は制御部３３に送られ、各画素（各受光素子）ごとに干渉光の強度が検出される。そして、干渉光の強度変化が生じている部分をエッチング部分（レジストマスクの開口部分）として抽出する。
【００６３】
次に、干渉光の強度の変動量が最も大きい部分を検出対象とし、この部分の干渉光の強度変化の周期を検出し、周期と、光の波長、エッチングされる膜の屈折率や膜厚と、の相関関係から膜厚を演算することでエッチングが終了する時点、すなわち、エッチングの終点を検出する。      
なお、エッチング処理の終点検出の際に、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることができる。この場合、プラズマＰを発生させる領域において発生させたプラズマＰからの光を利用して干渉光を発生させることもできる。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することを考慮すると、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることが好ましい。
【００６４】
制御部３３により、エッチング処理が終了したと判定された場合には、プラズマ発生部３１によるプラズマ生成物の生成が停止される。    
エッチング処理が終了した被処理物Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器３２外に搬出される。この後、必要があれば、前述したエッチング処理が繰り返される。
【００６５】
以上に例示をしたように、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給されたプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、生成されたプラズマ生成物を用いて被処理物Ｗに対するエッチング処理を行うプラズマエッチング方法であって、受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部７を用いて被処理物Ｗからの干渉光を検出する工程と、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えている。  
また、前述したものと同様に、エッチングの終点を検出する工程において、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすることもできる。
【００６６】
本実施の形態によれば、複数の受光素子を有する干渉光検出部７を設け、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出するようにしているので、検出対象（エッチング部分）を特定することができる。そのため、レジストマスクのレジスト部分（非エッチング部分）の影響を抑制することができる。また、ノイズなどの影響を低減させることができる。また、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）が微小であっても検出対象の特定（検出の位置合わせ）を容易とすることができる。そのため、エッチングの終点の検出精度を向上させることができる。  
また、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすれば、ノイズなどの影響をさらに低減させることができる。  
また、生産性、歩留まり、品質などの向上を図ることができる。
【００６７】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を例示するための模式断面図である。        
図４に例示をするプラズマエッチング装置４０は、一般に「平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置」と呼ばれる容量結合型プラズマ（CCP：Capacitively Coupled Plasma）処理装置である。すなわち、平行平板電極に高周波電力を印加することで発生させたプラズマを用いてプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマエッチング装置の一例である。
【００６８】
図４に示すように、プラズマエッチング装置４０は、プラズマ発生部４３、減圧部３、ガス供給部４、電源部４４、処理容器４２、干渉光検出部７、制御部４１などを備えている。  
処理容器４２は、両端が閉塞された略円筒形状を呈し、減圧雰囲気が維持可能な気密構造となっている。
【００６９】
処理容器４２の内部にはプラズマＰを発生させるプラズマ発生部４３が設けられている。  
プラズマ発生部４３は、プラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生部４３には、下部電極４８、上部電極４９が設けられている。
下部電極４８は、処理容器４２内のプラズマＰを発生させる領域の下方に設けられている。下部電極４８には、被処理物Ｗを保持するための図示しない保持部が設けられている。図示しない保持部は、例えば静電チャックなどとすることができる。そのため、下部電極４８は、上面（載置面）に被処理物Ｗを載置、保持する載置部ともなる。
【００７０】
上部電極４９は、下部電極４８に対向させるようにして設けられている。そして、下部電極４８にはブロッキングコンデンサ４６を介して電源４５が接続され、上部電極４９は接地されている。そのため、プラズマ発生部４３は、プラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマＰを発生させることができる。
【００７１】
電源部４４には、電源４５、ブロッキングコンデンサ４６が設けられている。
電源４５は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力を下部電極４８に印加する。ブロッキングコンデンサ４６は、プラズマＰの中で発生し下部電極４８に到達した電子の移動を阻止するために設けられている。
【００７２】
処理容器４２の底面には、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧部３が接続されている。減圧部３は、処理容器４２の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部１６は、処理容器４２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器４２の内圧が所定の圧力となるように制御する。すなわち、処理容器４２は、内部にプラズマＰを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
【００７３】
処理容器４２の側壁上部には、流量制御部（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３を介してガス供給部４が接続されている。そして、ガス供給部４から流量制御部１３を介して処理容器４２内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。また、制御部４１により流量制御部１３を制御することで、プロセスガスＧの供給量が調整できるようになっている。
【００７４】
処理容器４２の壁面には検出窓１９、１９ａが設けられている。また、検出窓１９、１９ａは透明材料からなり光が透過できるようになっている。検出窓１９、１９ａは、下部電極４８の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置に設けられている。例えば、図４に例示をしたように処理容器４２の側壁に検出窓１９、１９ａを設けるようにすることができる。ただし、検出窓１９、１９ａを設ける位置は処理容器４２の側壁に限定されるわけではなく、下部電極４８の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置、例えば、処理容器４２の天井などに適宜設けるようにすることができる。  検出窓１９を介して下部電極４８の上面（載置面）に載置された被処理物Ｗの表面を臨むことができる位置には、干渉光検出部７が設けられている。  
また、光源２１から出射し、被処理物Ｗの表面で反射した光が干渉光検出部７に入射可能な位置に検出窓１９ａ、光源２１が設けられている。
【００７５】
本実施の形態においても、干渉光検出部７の受光面には複数の受光素子が設けられ、検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出することができるようになっている。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出するようにしている。
【００７６】
プラズマＰを発生させる領域において発生させたプラズマＰからの光を利用して干渉光を発生させることができる。そのため、光源２１は必ずしも設ける必要はない。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することを考慮すると光源２１を設けるようにすることが好ましい。光源２１としては特に限定されるわけではなく、例えば、メタルハライドランプやハロゲンランプなどを備えたものやレーザ光を出射可能なものなどを例示することができる。  
なお、レーザ光を用いる場合には、走査されたレーザ光が被処理物Ｗの表面に照射されるようにすることが好ましい。
【００７７】
制御部４１は、減圧部３、ガス供給部４、電源４５、圧力制御部１６、流量制御部１３、光源２１などの制御を行う。  
また、制御部４１は、干渉光検出部７に設けられた受光素子からの電気信号に基づいて検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出する。そして、抽出したエッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。すなわち、制御部４１は、所定の広さを有する検出領域からエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する。なお、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）の抽出やエッチングの終点の検出に関する詳細は前述したものと同様のため省略する。
【００７８】
次に、プラズマエッチング装置４０の作用とともに本実施の形態に係るプラズマエッチング方法について例示をする。    
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が、処理容器４２内に搬入され、下部電極４８上に載置、保持される。  
次に、処理容器４２内が減圧部３により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御部１６により処理容器４２内の圧力が調整される。
【００７９】
次に、プラズマ発生部４３により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。すなわち、まず、ガス供給部４から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が、流量制御部１３を介して処理容器４２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。  
一方、電源部４４より１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力が下部電極４８に印加される。すると、下部電極４８と上部電極４９とが平行平板電極を構成するため、電極間に放電が起こりプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰによりプロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物が、処理容器４２内を下降して被処理物Ｗの表面に到達し、エッチング処理が行われる。
【００８０】
この場合、生成されたイオンと電子のうち、質量の軽い電子は動きが速く、下部電極４８と上部電極４９にすぐに到達する。下部電極４８に到達した電子は、ブロッキングコンデンサ４６により移動を阻止され下部電極４８を帯電させる。下部電極４８の帯電圧は４００Ｖ〜１０００Ｖ程度に達するが、これを「陰極降下」という。一方、上部電極４９は接地されているため、到達した電子は移動が阻止されず、上部電極４９はほとんど帯電しない。
【００８１】
そして、陰極降下により発生する垂直な電界に沿ってイオンが下部電極４８（被処理物Ｗ）方向に移動し、被処理物Ｗの表面に入射することで物理的なエッチング処理（異方性エッチング処理）が行われる。なお、中性活性種は、ガス流や重力により下降して被処理物Ｗの表面に到達し、化学的なエッチング処理（等方性エッチング処理）が行われる。
【００８２】
また、エッチング処理の終点が検出される。  
まず、前述したように、エッチングされる膜の表面で反射された光と、エッチングされる膜と下地との界面で反射された光と、による干渉光の強度が干渉光検出部７により検出される。この場合、干渉光検出部７からの電気信号は制御部４１に送られ、各画素（各受光素子）ごとに干渉光の強度が検出される。そして、干渉光の強度の違いからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出する。
【００８３】
次に、干渉光の強度の変動量が最も大きい部分を検出対象とし、この部分の干渉光の強度変化の周期を検出し、周期と、光の波長、エッチングされる膜の屈折率や膜厚と、の相関関係から膜厚を演算することでエッチングが終了する時点、すなわち、エッチングの終点を検出する。      
なお、エッチング処理の終点検出の際に、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることができる。この場合、プラズマＰを発生させる領域において発生させたプラズマＰからの光を利用して干渉光を発生させることもできる。ただし、プラズマＰからの光の強度が変動することを考慮すると、光源２１から検出対象部分に向けて光を照射するようにすることが好ましい。
【００８４】
制御部４１により、エッチング処理が終了したと判定された場合には、プラズマ発生部４３によるプラズマ生成物の生成が停止される。    
エッチング処理が終了した被処理物Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器４２外に搬出される。この後、必要があれば、前述したエッチング処理が繰り返される。
【００８５】
以上に例示をしたように、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法は、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給されたプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、生成されたプラズマ生成物を用いて被処理物Ｗに対するエッチング処理を行うプラズマエッチング方法であって、受光面に複数の受光素子を有する干渉光検出部７を用いて被処理物Ｗからの干渉光を検出する工程と、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出し、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）における干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えている。  
また、前述したものと同様に、エッチングの終点を検出する工程において、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすることもできる。
【００８６】
本実施の形態によれば、複数の受光素子を有する干渉光検出部７を設け、所定の広さを有する検出領域７ａからエッチング部分（レジストマスクの開口部分）を抽出するようにしているので、検出対象（エッチング部分）を特定することができる。そのため、レジストマスクのレジスト部分（非エッチング部分）の影響を抑制することができる。また、ノイズなどの影響を低減させることができる。また、エッチング部分（レジストマスクの開口部分）が微小であっても検出対象の特定（検出の位置合わせ）を容易とすることができる。そのため、エッチングの終点の検出精度を向上させることができる。  
また、干渉光の強度の変動量が大きい領域を検出対象とし、この領域における干渉光の強度の平均値に基づいてエッチングの終点を検出するようにすれば、ノイズなどの影響をさらに低減させることができる。  
また、生産性、歩留まり、品質などの向上を図ることができる。
【００８７】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、プラズマエッチング装置１、プラズマエッチング装置３０、プラズマエッチング装置４０が備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、マイクロ波励起型、容量結合型のプラズマエッチング装置を例に挙げて説明したが、プラズマの発生方式はこれらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８８】
１      プラズマエッチング装置
２      プラズマ発生部
３      減圧部
４      ガス供給部
５      マイクロ波発生部
６      処理容器
７      干渉光検出部
８      制御部
９      放電管
１０    導入導波管
１４    輸送管
１５    載置部
１６    圧力制御部
１９    検出窓
１９ａ  検出窓
３０    プラズマエッチング装置
３１    プラズマ発生部
３２    処理容器
３３    制御部
３４    透過窓
３５    導入導波管
４０    プラズマエッチング装置
４１    制御部
４２    処理容器
４３    プラズマ発生部
４４    電源部
４５    電源
４６    ブロッキングコンデンサ
４８    下部電極
４９    上部電極
Ｍ      マイクロ波
Ｐ      プラズマ
Ｗ      被処理物
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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【国際調査報告】
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